專利名稱：三維雙弧面管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于換熱設(shè)備領(lǐng)域，涉及熱水鍋爐，特別是涉及一種燃油燃?xì)鉄崴仩t煙氣管傳熱的三維雙弧面管。
背景技術(shù)：
熱水鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中占有重要地位，目前熱水供應(yīng)及采暖設(shè)備有燃煤(油、氣)、電、太陽能和熱泵熱水器等，但采用帶換熱器的熱水鍋爐供應(yīng)熱水及采暖仍是今后的基本熱水供應(yīng)及采暖方式。熱水鍋爐種類按燃料劃分，有燃煤、燃油和燃?xì)鉄崴仩t，按加熱方式分有直接加熱式和間接加熱式熱水鍋爐。現(xiàn)有熱水鍋爐，大部分以燃煤為主，其熱效率低，只有50～70％，能源利用率低，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，腐蝕及結(jié)垢現(xiàn)象也較為嚴(yán)重；現(xiàn)有燃油燃?xì)鉄崴仩t，對(duì)環(huán)境污染小，熱效率可達(dá)85％，但其一次性投資及運(yùn)行管理費(fèi)用過高，限制了其推廣使用。
現(xiàn)有熱水鍋爐，其煙氣管的換熱部分大多采用光滑管，換熱效率低，容易結(jié)垢，部分采用了強(qiáng)化傳熱技術(shù)以提高鍋爐熱效率，但采用強(qiáng)化傳熱的方法不多，主要有低翅片管、波紋管和橫紋管。上述管型均為二維異形管，在管內(nèi)部容易形成流動(dòng)死區(qū)，對(duì)流體邊界層的切割和擾動(dòng)作用不明顯，對(duì)換熱效率提高作用有限，另外，還會(huì)增加流體流動(dòng)阻力，能耗增高。目前的第三代強(qiáng)化傳熱技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一就是三維傳熱，同時(shí)，新型強(qiáng)化管應(yīng)結(jié)合熱水鍋爐中水溫較高及水的粘度較低的特點(diǎn)來確定管型及表面形狀。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)用于現(xiàn)有熱水鍋爐煙氣管的上述傳熱管的不足，提供一種三維雙弧面管，在強(qiáng)化傳熱中既有擴(kuò)展傳熱面積的作用，又有增大對(duì)流傳熱膜系數(shù)作用，以減小現(xiàn)有熱水鍋爐對(duì)環(huán)境的污染、提高熱效率和能源利用率。
本實(shí)用新型的三維雙弧面管是其基管表面沿軸向呈周期性間隔的連續(xù)槽面和不連續(xù)弧形面，在基管內(nèi)表面沿軸向相應(yīng)位置呈連續(xù)的肋和不連續(xù)的弧形面；連續(xù)的槽面或肋面與不連續(xù)的弧形面是相鄰的，在基管徑向呈周期性變化的圓形和梅花形。
不連續(xù)的弧形面是三維的。
不連續(xù)的弧形面沿軸向周期性交叉變化。即管徑向的梅花形也周期性交叉變化。
本實(shí)用新型的強(qiáng)化傳熱方法為①三維雙弧面管采用非連續(xù)弧面、弧面交叉形成波峰與波谷的設(shè)計(jì)，使管內(nèi)流動(dòng)分為徑向、軸向及弧形流速型式，流體沿流動(dòng)方向在波峰處速度降低、靜壓增大，波谷處速度增加、靜壓減小，流速和壓力周期性變化，使冷熱流體流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到充分湍流，極大的破壞了邊界層的形成，弧形速度的存在及弧面的非連續(xù)變化使流體擾動(dòng)程度增加，弧面的三維特性不僅可增加傳熱面積，還可增加流的邊界層切割和擾動(dòng)，使得三維雙弧面管傳熱系數(shù)明顯高于光管；②流速和壓力周期性變化，使污垢難以沉積，因此三維雙弧面管具有優(yōu)良的抗垢性能。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有熱水鍋爐煙氣管相比有如下優(yōu)點(diǎn)①煙氣管內(nèi)的煙氣由燃油及天然氣燃燒產(chǎn)生，燃燒潔凈、對(duì)空氣污染小，有利于環(huán)境保護(hù)，符合國家提倡推廣應(yīng)用天然氣作燃料的政策；②在煙氣管中用三維雙弧面?zhèn)鳠峁苋〈F(xiàn)有的光滑及二維傳熱管，能夠使管內(nèi)煙氣和管外水在流經(jīng)管表面時(shí)產(chǎn)生擾流，破壞其邊界層，在強(qiáng)化傳熱中既有擴(kuò)展傳熱面積的作用，又有增大對(duì)流傳熱膜系數(shù)的作用，根據(jù)測(cè)算，由于上述因素的作用，可增加總傳熱系數(shù)的20％以上；③由于傳熱系數(shù)的提高，在其它傳熱工藝條件不變的情況下，可大幅減少煙氣管的面積與材耗，從而降低了熱水鍋爐的成本，縮小熱水鍋爐的外型安裝尺寸，或在煙氣管面積不變的情況下大幅提高其傳熱負(fù)荷；④相對(duì)于現(xiàn)有煙氣傳熱管，三維雙弧面管的阻力系數(shù)并沒有明顯變化，但管數(shù)量減少，使阻力損失也相應(yīng)減少，從而減少熱水鍋爐的動(dòng)力消耗。


圖1為本實(shí)用新型三維雙弧面管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體的實(shí)施方式下面對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步地說明如圖1所示，三維雙弧面管的基管1表面的不連續(xù)弧形面由帶周期性周向非連續(xù)三維弧狀凸面2和帶周期性周向非連續(xù)三維弧狀凹面3構(gòu)成，基管壁沿軸向設(shè)有若干條圓弧形槽4，使管壁截面呈內(nèi)梅花形。
圖1所示三維雙弧面管是在光管的基礎(chǔ)上，用不同模具的冷模滾軋的機(jī)加工方法加工而成，具體就是基管壁沿軸向加工成周期性變化圓周槽，每兩槽之間為一個(gè)節(jié)距，槽寬為短節(jié)距，槽間部分為長節(jié)距，長節(jié)距為周期性凸起及下凹的三維弧形面，沿軸向相鄰的弧形面周期性旋轉(zhuǎn)一定角度，使管壁截面呈交叉變化的梅花形，在管內(nèi)及管外都形成周期性交叉變化三維弧面；三維雙弧面?zhèn)鳠峁芨鶕?jù)操作壓力、溫度及工作介質(zhì)可選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的無縫或有縫管機(jī)加工而成，材質(zhì)可按國家標(biāo)準(zhǔn)選用鋼、銅、鋁等多種金屬材料，這樣便能較好地實(shí)施本實(shí)用新型。實(shí)用新型發(fā)明人經(jīng)過多年來地研究、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，特推薦設(shè)計(jì)三維雙弧面管的總節(jié)距為26mm，其中短節(jié)距為6mm，長節(jié)距為20mm，長節(jié)距凸面及凹面數(shù)量都為4個(gè)，沿軸向相鄰弧面的旋轉(zhuǎn)角度為45°，相對(duì)凸弧面的槽深為3.0mm，相對(duì)凹弧面的槽深為1.0mm，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型高效低阻、保護(hù)環(huán)境的傳熱目的。
權(quán)利要求1.一種三維雙弧面管，其特征在于其基管表面沿軸向呈周期性間隔的連續(xù)槽面和不連續(xù)弧形面，在基管內(nèi)表面沿軸向相應(yīng)位置呈連續(xù)的肋和不連續(xù)的弧形面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維雙弧面管，其特征在于連續(xù)的槽面或肋面與不連續(xù)的弧形面是相鄰的，在基管徑向呈周期性變化的圓形和梅花形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種三維雙弧面管，其特征在于不連續(xù)的弧形面是三維的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三維雙弧面管，其特征在于不連續(xù)的弧形面沿基管軸向呈周期性交叉變化。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熱水鍋爐用三維雙弧面管，其基管表面沿軸向呈周期性間隔的連續(xù)槽面和不連續(xù)弧形面，在基管內(nèi)表面沿軸向相應(yīng)位置呈連續(xù)的肋和不連續(xù)的弧形面。本實(shí)用新型屬雙面強(qiáng)化管型，可同時(shí)強(qiáng)化管內(nèi)及管外流體的換熱，在強(qiáng)化傳熱中既有擴(kuò)展傳熱面積的作用，又有增大傳熱膜系數(shù)的作用，可提高傳熱管的總傳熱系數(shù)約20～40％。
文檔編號(hào)F28F13/00GK2777475SQ20042009534
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者朱冬生, 蔣翔, 溫度 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)